统考版2023版高考物理一轮复习单元质量评估（五）机械能含答案

这是一份统考版2023版高考物理一轮复习单元质量评估（五）机械能含答案，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)
1．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J．韩晓鹏在此过程中( )
A．动能增加了1 900 J
B．动能增加了2 000 J
C．重力势能减小了1 900 J
D．重力势能减小了2 000 J
2.
一线城市道路越来越拥挤，因此自行车越来越受城市人们的喜爱，如图，当你骑自行车以较大的速度冲上斜坡时，假如你没有蹬车，受阻力作用，则在这个过程中，下面关于你和自行车的有关说法正确的是( )
A．机械能增加
B．克服阻力做的功等于机械能的减少量
C．减少的动能等于增加的重力势能
D．因为要克服阻力做功，故克服重力做的功小于克服阻力做的功
3．如图所示为厦门某炮台的一门大炮．假设炮弹水平射出，以海平面为重力势能零点，炮弹射出时的动能恰好为重力势能的3倍，不计空气阻力，则炮弹落到海平面时速度方向与海平面的夹角为( )
A．30° B．45°
C．60° D．75°
4．用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，其v ­ t图象如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．在0～t1时间内，起重机拉力逐渐变大
B．在t1～t2时间内，起重机拉力的功率保持不变
C．在t1～t2时间内，货物的机械能保持不变
D．在t2～t3时间内，起重机拉力对货物做负功
5．[2021·北京模拟]如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车的速率不变)通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面．不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化．下列说法正确的是( )
A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小
B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大
C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小
D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大
6．如图甲所示，一物块从足够长的固定粗糙斜面底端以某一速度冲上斜面．从初始位置起，物块动能Ek随位移x的变化关系如图乙所示．已知物块质量为2 kg，斜面倾角为37°，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，取重力加速度g＝10 m/s2.下列说法正确的是( )
A．物块上升的最大高度为5 m
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．整个上滑过程物块机械能减少了100 J
D．整个上滑过程物块重力势能增加了60 J
7．质量m＝1 kg的物体静止放在粗糙水平地面上，现对物体施加一个随位移变化的水平外力F时物体在水平面上运动．已知物体与地面间的滑动摩擦力与最大静摩擦力相等．若F­x图象如图所示．且4～5 m内物体匀速运动．x＝7 m时撤去外力，g取10 m/s2，则下列有关描述正确的是( )
A．物体与地面间的动摩擦因数为0.3
B．x＝3 m时物体的速度最大
C．撤去外力时物体的速度为 eq \r(2) m/s
D．撤去外力后物体还能在水平面上滑行3 s
8．如图物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为2m、m，开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上，放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是( )
A．物体A下落过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒
B．弹簧的劲度系数为 eq \f(2mg,h)
C．物体A着地时的加速度大小为 eq \f(g,2)
D．物体A着地时弹簧的弹性势能为mgh－ eq \f(1,2) mv2
二、非选择题
9．用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验．
(1)若将木板水平放置，小车在橡皮筋作用下加速，当小车刚好达到最大速度时，下列说法正确的是________(填写选项前的字母标号).
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车恰好过两个铁钉的连线
D．小车已过两个铁钉的连线
(2)若将木板带有打点计时器的一端适当垫高，利用小车沿斜面的重力分量消除掉阻力的影响，再进行正确的实验操作，获得实验所需的纸带．在图2两条纸带中，最符合实验事实的是________(填写纸带下方的字母标号).
(3)若将一根橡皮筋对小车做的功记为W0，两条、三条．..同样的橡皮筋并在一起拉伸同样的长度对小车做的功记为2W0、3W0…，计算出小车对应的最大速度v，取Δv2＝v2－0，横坐标以W0为单位，绘出Δv2­W图线，理论上是过原点的一条直线．但某次实验得到的图线却不过原点，如图3所示，造成这一偏差的原因是：在垫高木板带有打点计时器一端时，木板的倾斜角度________(选填“偏大”或“偏小”)
10．[2022·泰安模拟]如图甲所示，一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m＝0.4 kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点．现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，将弹簧压缩至A点，压缩量为x＝0.1 m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示．然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，设小物块与桌面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小物块离开水平面做平抛运动，下落高度h＝0.8 m时恰好垂直击中倾角θ为37°的斜面上的C点，sin 37°＝0.6，g取10 m/s2.求：
(1)小物块到达桌边B点时速度的大小；
(2)在压缩弹簧的过程中，弹簧具有的最大弹性势能；
(3)O点至桌边B点的距离L.
11．如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内、外壁光滑且半径r＝0.2 m的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k＝100 N/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐．一个质量为1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在曲面AB上，现从距BC的高度为h＝0.6 m处由静止释放小滑块，它与BC间的动摩擦因数μ＝0.5，小滑块进入管口C端时，它与上管壁有大小为FN＝2.5mg的相互作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中小滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep＝0.5 J，不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1)小滑块在C处受到的向心力大小；
(2)在压缩弹簧过程中小滑块的最大动能Ekm；
(3)小滑块最终停止的位置．
单元质量评估（五） 机械能
1．解析：由动能定理可知，ΔEk＝1 900 J－100 J＝1 800 J，故A、B均错．重力势能的减少量等于重力做的功，故C正确，D错误．
答案：C
2．解析：A项，骑自行车以较大的速度冲上斜坡时，受阻力作用，部分的机械能转化为内能，所以机械能减小，故A不正确；B项，由于你没有蹬车，受阻力作用，所以除重力外，只有阻力做功，人与自行车克服阻力做的功等于机械能的减少量，故B正确；C项，由于阻力做负功，所以减少的动能大于增加的重力势能，故C错误；D项，克服重力做功，与克服阻力做功的大小无法比较，故D错误．故选B.
答案：B
3．解析：设抛出时炮弹的初速度为v0，高度为h，炮弹落地时的速度大小为v，方向与水平方向的夹角为α.根据机械能守恒定律得 eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(0)) ＋mgh＝ eq \f(1,2) mv2，据题有 eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(0)) ＝3mgh，联立解得v＝ eq \f(2\r(3),3) v0，则cs α＝ eq \f(v0,v) ＝ eq \f(\r(3),2) ，可得α＝30°，选项A正确．
答案：A
4．解析：在0～t1时间内，货物加速上升，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律，有F－mg＝ma，得F＝m（g＋a），得拉力逐渐减小，选项A错误；在t1～t2时间内，货物匀速上升，故拉力等于重力，起重机拉力的功率P＝Fv保持不变，选项B正确；在t1～t2时间内，货物匀速上升，动能不变，重力势能增加，故机械能总量增加，选项C错误；在t2～t3时间内，货物减速上升，拉力向上，位移向上，故拉力依然做正功，选项D错误．
答案：B
5．解析：汽车的输出功率等于牵引力的功率P＝Fv，汽车的速率不变，在ab段的牵引力大小不变，故汽车在ab段的输出功率不变，A错误；同理，选项C错误；经分析可知，汽车在ab段受到的牵引力比bc段的大，又两段的速率相等，由P＝Fv可知汽车在ab段的输出功率比bc段的大，B正确；汽车在cd段的牵引力比bc段的小，同理可知，选项D错误．
答案：B
6．解析：由图乙分析可知，图象与x轴的交点的横坐标为5，则x的最大值为5 m，物块上升的最大高度为h＝x sin 37°＝3 m，选项A错误；由动能定理：ΔEk＝－100 J＝－mgh－μmg cs 37°x，解得μ＝0.5，选项B正确；摩擦力做功使机械能减少，整个上滑过程物块机械能减少了ΔE＝μmgcs 37°x＝40 J，选项C错误；整个上滑过程物块重力势能增加了Ep＝mgh＝60 J，选项D正确．
答案：BD
7．解析：4～5 m内物体匀速运动，则有F＝f＝μmg，得μ＝ eq \f(F,mg) ＝ eq \f(3,10) ＝0.3，选项A正确；只要F>f＝μmg，物体就在加速，所以x在0～4 m内物体一直加速，x＝4 m时物体的速度最大，选项B错误；根据图象与x轴所围的面积表示外力F做的功，可得0～7 m内外力做功为W＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3＋5,2)×3＋\f(5＋3,2)×1＋\f(1＋3,2)×3)) J＝22 J．设撤去外力时物体的速度为v，根据动能定理得W－fx＝ eq \f(1,2) mv2－0，其中x＝7 m，解得v＝ eq \r(2) m/s，选项C正确；撤去外力后物体的加速度大小为a＝μg＝3 m/s2，物体还能滑行时间t＝ eq \f(v,a) ＝ eq \f(\r(2),3) s，选项D错误．
答案：AC
8．解析：由题可知，物体A下落过程中，物体B一直静止不动，对于物体A和弹簧组成的系统，只有重力和弹簧弹力做功，则物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，故A正确；物体A与地面即将接触时，物体B对地面恰好无压力，则此时弹簧的弹力为T＝mg，开始时弹簧处于原长，由胡克定律知：T＝kh，联立解得弹簧的劲度系数为k＝ eq \f(mg,h) ，故B错误；物体A着地时，弹簧的弹力为T＝mg，则细绳对A的拉力也等于mg，对A，根据牛顿第二定律得2mg－mg＝2ma，解得a＝ eq \f(g,2) ，故C正确；物体A与弹簧组成的系统机械能守恒，有：2mgh＝Ep＋ eq \f(1,2) ×2mv2，解得Ep＝2mgh－mv2，故D错误．
答案：AC
9．解析：（1）木板水平，没有平衡摩擦力，小车受到的合力等于橡皮筋的拉力与摩擦力的合力，当小车所受合力为0时速度最大，此时橡皮筋仍然有拉力，橡皮筋仍然是伸长的，此时小车没有到达两铁钉连线处，故A、C、D三项错误，B项正确；
（2）平衡摩擦力，释放小车后，小车先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动，由图示纸带可知，纸带A先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，纸带B先做加速度减小的加速运动后做匀速直线运动，与事实相符的是纸带B.
（3）由动能定理可知，合力做功等于物体动能的变化量，由图示图象可知，图象在纵轴上有截距，这说明小车动能的增量大于橡皮筋拉力做功，这可能是由于平衡摩擦力时木板倾角过大，小车受到的合力大于橡皮筋拉力造成的．
答案：（1）B （2）B （3）偏大
10．解析：（1）物块由B到C做平抛运动h＝ eq \f(1,2) gt2
物块在C点垂直击中斜面有tan 37°＝ eq \f(v0,gt)
v0＝3.0 m/s
（2）由题图知滑动摩擦力f＝1.0 N
推力做的功
WF＝ eq \f(（47.0－1.0）×0.1,2) J＋1.0×0.1 J＝2.4 J
压缩过程中由功能关系得WF－f·x－Ep＝0
Ep＝2.3 J
（3）物块从A到B的过程中，由功能关系得
Ep－f（x＋L）＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(0))
L＝0.4 m
答案：（1）3.0 m/s （2）2.3 J （3）0.4 m
11．解析：（1）由题意知小滑块进入管口C端时，它受到圆管外壁大小为2.5mg、方向竖直向下的压力，故小滑块在C点受到的向心力大小为F向＝2.5mg＋mg＝35 N．
（2）在压缩弹簧过程中，小滑块速度最大时，所受合力为零．设此时小滑块离D端的距离为x0，则有
kx0＝mg，
解得x0＝ eq \f(mg,k) ＝0.1 m，
在C点，F向＝m eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(c)) ,r) ，解得v eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(C)) ＝7 m2/s2.
小滑块从C点运动到速度最大位置的过程中，由机械能守恒定律得
mg（r＋x0）＋ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(C)) ＝Ekm＋Ep，
代入数据解得Ekm＝6 J.
（3）小滑块从A点运动到C点过程，由动能定理得mgh－μmgs＝ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(C)) ，
代入数据解得B、C间的距离s＝0.5 m，
小滑块与弹簧作用后返回C处动能不变，小滑块的动能最终消耗在与BC水平面相互作用的过程中，设之后小滑块在BC上的运动路程为s′，由动能定理有
－μmgs′＝0－ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(C)) ，
代入数据解得s′＝0.7 m，
故最终小滑块在距离B点（0.7－0.5）m＝0.2 m处停下．
答案：（1）35 N （2）6 J （3）距B点0.2 m处